第二十章 电磁波与信息时代（知识清单）物理新教材沪科版九年级全一册

第二十章 电磁波与信息时代（知识清单） 思维导图 第一节 初识电磁波 一、电磁波 1. 电磁波的产生：断续的电流可以产生电磁波。 2. 电磁波谱：把各种电磁波按波长或频率排成，这样的排列称为电磁波谱，如图所示。 3. 电磁波的主要用途 （1）γ射线：医生用γ射线做脑手术； （2）X射线：用X光片判断是否骨折； （3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控； （4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手； （5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。 4. 理解电磁波 （1）导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。 （2）电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播（选填“可以”或“不可以”）。 （3）光和无线电波都是电磁波，只是电磁波的一种。 （4）电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。 （5）在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。 二、电磁波的特征 1. 描述电磁波基本特征的物理量 （1）波速：波传播的速度，用字母c表示，国际单位是米/秒（m/s）。电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度с=3×108m/s。 （2）波长：是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。 （3）频率：频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν表示。频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。 它们之间的换算关系是：1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz 2. 波速、波长与频率的关系 c表示波速；λ表示波长；ν表示频率。 在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。 三、电磁污染 电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。 第二节 电磁波的应用 一、无线电波与广播电视 无线电波的分类及用途： （1）低频无线电波 低频无线电波适用于长距离无线电通信，要实现更远距离的传播，则需要利用地面转播站。 （2）中、高频无线电波 中、高频无线电波适用于区域性的无线电广播，以传输普通声音信号为主。高频无线电波能被电离层反射，从而传播到更远的地方。 无线电波的振幅根据所传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为振幅调制，简称调幅。甚高频的无线电波则用于传输高品质广播，例如立体声节目，其频率依据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为频率调制，简称调频。 （3）超高频无线电波：是用于电视广播的超高频波段的电磁波。 二、微波与卫星通信 （1）微波及其特点：微波的波长在厘米量级甚至更短，可穿透大气层，适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。 （2）微波与卫星通信：微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。 三、红外线成像与检测 （1）特点：在电磁波谱可见光区红光的外侧，存在一个看不见的电磁波段，即红外线。红外线的波长比红光要长，约为10-6～l0-3m。所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。 （2）应用：红外热成像；家用红外遥控器；非接触式测量体温的体温计。 四、高频电磁波与医疗 高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。 第三节 跨学科：电磁波与信息技术 一、光纤通信 1. 光导纤维 （1）光纤：光导纤维简称光纤，是由玻璃或塑料等材料制成的纤维。光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。 （2）光导纤维传光原理 光导纤维传播激光的原理是光的全反射。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 （3）光纤通信的过程 光纤通信利用光电转换技术把电信号转为光信号，让光在光纤中通过，在接收端再把光信号转变为电信号，从而实现信息传播。 （4）光纤通信的优点 ①传输频带极宽，通信容量很大； ②光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； ③不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 二、现代电信网络 1. 卫星通信 （1）概念：卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。 （2）组成：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。 （3）优点 ①信号覆盖范围广。在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 ②远距离传输信息，通信容量大，干扰小，质量好，效率高，不受陆地灾害的影响，建设速度快。 2. 微波通信 （1）概念：通过建立微波中继站使携帯大量信息的微波进行传播的通信方式。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50km左右就需要建一个微波中继站。现在，人类可以用通信卫星做中继站来进进行通信。 3. 移动通信 （1）移动电话：移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电发射台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台：移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 三、互联网 1. 互联网：互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。 2. 互联网的应用 （1）收发电子邮件。 （2）获取世界各地的各种信息。 （3）网络学校、图书馆、实验室都能进入你的家里，随时随地打开计算机，你就可以开始学习。 （4）网上进行广告宣传和购物。 （5）网上就医。 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十章 电磁波与信息时代（知识清单） 思维导图 第一节 初识电磁波 一、电磁波 1. 电磁波的产生：断续的 可以产生电磁波。 2. 电磁波谱：把各种电磁波按 或频率排成，这样的排列称为电磁波谱，如图所示。 3. 电磁波的主要用途 （1）γ射线：医生用γ射线做脑手术； （2）X射线：用X光片判断是否骨折； （3）红外线：电视机、空调等设备的遥控器都是红外遥控； （4）微波：在通信领域、日常生活中（加热食品）大显身手； （5）无线电波：主要应用在电视、收听广播、手机通信。 4. 理解电磁波 （1）导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速 时才会产生电磁波。 （2）电磁波的传播不需要介质，电磁波 在真空中传播（选填“可以”或“不可以”）。 （3）光和无线电波都是 ，只是电磁波的一种。 （4）电磁波在真空中的传播速度是 （光速）。 （5）在无线电通信中，电磁波是一种载体。传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。 二、电磁波的特征 1. 描述电磁波基本特征的物理量 （1）波速：波传播的速度，用字母c表示，国际单位是米/秒（m/s）。电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度с= m/s。 （2）波长：是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。 （3）频率：频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν表示。频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。 它们之间的换算关系是：1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz 2. 波速、波长与频率的关系 。c表示波速；λ表示波长；ν表示频率。 在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成 关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。 三、电磁污染 电磁污染，已被认为是继大气污染、水质污染、噪声污染后的第四大公害。它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。 第二节 电磁波的应用 一、无线电波与广播电视 无线电波的分类及用途： （1）低频无线电波 低频无线电波适用于长距离无线电 ，要实现更远距离的传播，则需要利用地面转播站。 （2）中、高频无线电波 中、高频无线电波适用于区域性的无线电广播，以传输普通 信号为主。高频无线电波能被电离层反射，从而传播到更远的地方。 无线电波的振幅根据所传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为振幅调制，简称 。甚高频的无线电波则用于传输高品质广播，例如立体声节目，其频率依据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为频率调制，简称 。 （3）超高频无线电波：是用于 的超高频波段的电磁波。 二、微波与卫星通信 （1）微波及其特点：微波的波长在厘米量级甚至更短，可穿透大气层，适用于 信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。 （2）微波与卫星通信：微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。 三、红外线成像与检测 （1）特点：在电磁波谱可见光区红光的外侧，存在一个看不见的电磁波段，即 线。红外线的波长比红光要长，约为10-6～l0-3m。所有物体都会发射红外线，且强度与波长和物体的温度有关。 （2）应用：红外热成像；家用红外遥控器；非接触式测量体温的体温计。 四、高频电磁波与医疗 高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。 第三节 跨学科：电磁波与信息技术 一、光纤通信 1. 光导纤维 （1）光纤：光导纤维简称光纤，是由玻璃或塑料等材料制成的纤维。光纤是利用 （即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。 （2）光导纤维传光原理 光导纤维传播激光的原理是光的 。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 （3）光纤通信的过程 光纤通信利用光电转换技术把电信号转为 信号，让光在光纤中通过，在接收端再把光信号转变为 信号，从而实现信息传播。 （4）光纤通信的优点 ①传输频带极宽，通信容量很 ； ②光纤衰减小，无中继设备，传输距离 ； ③不受电磁干扰，通信质量高，保密性 。 二、现代电信网络 1. 卫星通信 （1）概念：卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。 （2）组成：卫星通信系统由 、 和传输系统三部分组成。 （3）优点 ①信号覆盖范围广。在地球的周围均匀地配置 颗同步通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 ②远距离传输信息，通信容量大，干扰小，质量好，效率高，不受陆地灾害的影响，建设速度快。 2. 微波通信 （1）概念：通过建立微波中继站使携帯大量信息的微波进行传播的通信方式。 （2）优点：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多。微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 （3）缺点：微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。微波通信每隔50km左右就需要建一个 站。现在，人类可以用 做中继站来进进行通信。 3. 移动通信 （1）移动电话：移动电话用微波信号与电话网络联系。既是无线电 台又是无线电 台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）基地台：移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样，大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“ 电话”。 三、互联网 1. 互联网：互联网将分布于世界各地的 网络连接起来，用来传送计算机信号。 2. 互联网的应用 （1）收发 。 （2）获取世界各地的各种 。 （3）网络学校、图书馆、实验室都能进入你的家里，随时随地打开计算机，你就可以开始学习。 （4）网上进行广告宣传和 。 （5）网上就医。 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $